程開富(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第44研究所，重慶 40060)摘要：本文主要概述了納米電子／光電子器件的分類，并提出發(fā)展納米電子／光電子器件的幾點(diǎn)建議。 關(guān)鍵詞：納米電子學(xué)；納米電子器件；納米光電子器件中圖分類號(hào)：tnl5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a1引言納米技術(shù)是一門在0.1~100μm尺度空間內(nèi)，對(duì)電子、原子和分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性進(jìn)行研究并加以應(yīng)用的高科技學(xué)科，它的目標(biāo)是用單原子、分子制造具有特定功能的產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)外科技界已普遍認(rèn)為納米技術(shù)已成為當(dāng)今研究領(lǐng)域中最富有活力、對(duì)未來經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展有著十分重要的研究對(duì)象。納米科技正在推動(dòng)人類社會(huì)產(chǎn)生巨大的變革，它不僅將促使人類認(rèn)識(shí)的革命，而且將引發(fā)一場(chǎng)新的工業(yè)革命。納米技術(shù)是20世紀(jì)末期崛起的嶄新科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，是一個(gè)全新的高科技學(xué)科群，它包括納米電子學(xué)、納米光電子學(xué)、納米光子學(xué)、納米物理學(xué)、納米光學(xué)、納米材料學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米生物學(xué)、納米測(cè)量學(xué)、納米工藝學(xué)、納米醫(yī)學(xué)、納米顯微學(xué)、納米信息技術(shù)、納米環(huán)境工程和納米制造等。是一門基礎(chǔ)研究與應(yīng)用探索相互融合的新興技術(shù)。納米電子學(xué)是納米技術(shù)的重要組成部分，是傳統(tǒng)微電子學(xué)發(fā)展的必然結(jié)果，是納米技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。納米電子學(xué)在傳統(tǒng)的固態(tài)電子學(xué)基礎(chǔ)上，借助最新的物理理論和最先進(jìn)的工藝手段，按照全新的概念來構(gòu)造電子器件與系統(tǒng)。納米電子學(xué)在更深層次上開發(fā)物質(zhì)潛在的信息和結(jié)構(gòu)的能力，使單位體積物質(zhì)儲(chǔ)存和處理信息的功能提高百萬倍以上，實(shí)現(xiàn)了信息采集和處理能力的革命性突破。納米電子學(xué)與光電子學(xué)、生物學(xué)、機(jī)械學(xué)等學(xué)科結(jié)合，可以制成納米電子／光電子器件、分子器件、納米電子機(jī)械系統(tǒng)、納米光電子機(jī)械系統(tǒng)、微型機(jī)器人等，將對(duì)人類

隨著智能時(shí)代的到來，光電子器件的應(yīng)用范圍變得越來越廣泛。在這個(gè)領(lǐng)域中，光電子器件的發(fā)展機(jī)會(huì)也變得越來越多。本文將介紹光電子器件在智能時(shí)代下的三大發(fā)展機(jī)會(huì)。一、機(jī)器視覺機(jī)器視覺是一種基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化視覺系統(tǒng)。它可以使用光電子器件來捕捉圖像，然后使用算法來解決各種問題。機(jī)器視覺已經(jīng)在工業(yè)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在智能時(shí)代下，機(jī)器視覺的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。例如，在智能制造領(lǐng)域，機(jī)器視覺可以被用來檢測(cè)和診斷設(shè)備故障。在醫(yī)療領(lǐng)域，機(jī)器視覺可以被用來幫助醫(yī)生進(jìn)行診斷，例如，診斷癌癥和其他疾病。機(jī)器視覺的應(yīng)用需要高質(zhì)量的光電子器件。這些器件需要具有高分辨率、高靈敏度、高速度和低噪聲等特性。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，光電子器件將會(huì)變得更加先進(jìn)，從而為機(jī)器視覺的應(yīng)用提供更好的支持。二、光通信光通信是一種通過光纖傳輸數(shù)據(jù)的MAX485CSA技術(shù)。它比傳統(tǒng)的電信技術(shù)更快、更穩(wěn)定、更安全。在智能時(shí)代下，光通信將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。例如，在智能城市的建設(shè)中，光通信可以被用來連接各種設(shè)備和系統(tǒng)，并提供更快、更可靠的通信服務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)高速、高質(zhì)量的光通信，需要高質(zhì)量的光電子器件。這些器件需要具有高速度、高效率和低失真等特性。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，光電子器件將會(huì)變得更加先進(jìn)，從而為光通信的應(yīng)用提供更好的支持。三、虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)是一種通過計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的仿真現(xiàn)實(shí)環(huán)境。它可以被用來模擬各種場(chǎng)景，例如，游戲、培訓(xùn)和治療等。在智能時(shí)代下，虛擬現(xiàn)實(shí)將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，需要高質(zhì)量的光電子器件。這些器件需要具有高分辨率、高靈敏度和高速度等特性。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，光電子器件

中科院今天宣布，國(guó)內(nèi)學(xué)者研發(fā)出了一種簡(jiǎn)單的制備低維半導(dǎo)體器件的方法——用“納米畫筆”勾勒未來光電子器件，它可以“畫出”各種需要的AP5100WG-7芯片。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)的要求越來越高，但是半導(dǎo)體制造難度卻是越來越大，10nm以下的工藝極其燒錢，這就需要其他技術(shù)。中科院表示，可預(yù)期的未來，需要在更小的面積集成更多的電子元件。針對(duì)這種需求，厚度僅有0.3至幾納米（頭發(fā)絲直徑幾萬分之一）的低維材料應(yīng)運(yùn)而生。這類材料可以比作超薄的紙張，只是比紙薄很多，可以用于制備納米級(jí)別厚度的電子器件。從材料到器件，現(xiàn)有的制備工藝需要經(jīng)過十分繁瑣復(fù)雜的工藝過程，這對(duì)快速篩選適合用于制備電子器件的低維材料極為不利。近日，中科院上海技術(shù)物理研究所科研人員研發(fā)出了一種簡(jiǎn)單的制備低維半導(dǎo)體器件的方法——用“納米畫筆”勾勒未來光電子器件。由于二維材料如同薄薄的一張紙，它的性質(zhì)很容易受到環(huán)境影響。利用這一特性，研究人員在二維材料表面覆蓋一層鐵電薄膜，使用納米探針施加電壓在鐵電材料表面掃描，通過改變對(duì)應(yīng)位置鐵電材料的性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)對(duì)二維材料性質(zhì)的精準(zhǔn)操控。當(dāng)設(shè)計(jì)好器件功能后，科研人員只需發(fā)揮想象，使用納米探針“畫筆”在鐵電薄膜“畫布”上畫出各種各樣的電子器件圖案，利用鐵電薄膜對(duì)低維半導(dǎo)體材料物理性質(zhì)的影響，就能制成所需的器件。實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作中，“畫筆”是原子力顯微鏡的納米探針，它的作用就相當(dāng)于傳統(tǒng)晶體管的柵電極，可以用來加正電壓或負(fù)電壓。但不同于傳統(tǒng)柵電極，原子力顯微鏡的針尖是可以任意移動(dòng)的，如同一支“行走的畫筆”，在水平空間上可以精確“畫出”納米尺度的器件。在這個(gè)過程中，研究人員通過控制加在針尖上電壓

光電子技術(shù)是電子信息技術(shù)的重要分支，也是半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)、材料技術(shù)、光學(xué)、通信、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科交叉產(chǎn)生的新技術(shù)。光電子器件是光電子技術(shù)的基礎(chǔ)和核心，也是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成領(lǐng)域，直接拉動(dòng)形成了數(shù)千億美元規(guī)模的光電子產(chǎn)業(yè)。“十三五”以來，隨著中國(guó)制造2025、互聯(lián)網(wǎng)+等國(guó)家戰(zhàn)略出臺(tái)和新一代信息技術(shù)迅猛發(fā)展，我國(guó)光電子器件產(chǎn)業(yè)也迎來了獲得了重大發(fā)展機(jī)遇，但相關(guān)基礎(chǔ)研發(fā)薄弱、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力不強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不均衡情況依然存在，核心高端光電子器件水平相對(duì)滯后已成為制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。黨的十九大報(bào)告指出，要深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，發(fā)展經(jīng)濟(jì)的著力點(diǎn)放在實(shí)體經(jīng)濟(jì)上，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，突出關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)我國(guó)產(chǎn)業(yè)邁向全球價(jià)值鏈中高端。為深入落實(shí)十九大報(bào)告精神，加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、數(shù)字中國(guó)，通過新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)助推形成新動(dòng)能，針對(duì)光電子器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，工業(yè)和信息化部電子信息司委托相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)并組織骨干企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、大專院校、行業(yè)專家等共同編制了《中國(guó)光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖（2018-2022年）》（以下簡(jiǎn)稱《路線圖》），已于2017年12月29日正式發(fā)布。《路線圖》較為系統(tǒng)地梳理了國(guó)內(nèi)外光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀，聚焦于信息光電子領(lǐng)域的光通信器件、通信光纖光纜、特種光纖、光傳感器件四大門類并進(jìn)行了深入分析，研究產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)劣形勢(shì)，剖析發(fā)展面臨機(jī)遇挑戰(zhàn)，研究發(fā)展思路和戰(zhàn)略目標(biāo)，提出若干策略建議與重點(diǎn)方向，力求引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展導(dǎo)向、促進(jìn)合理布局規(guī)劃，凝聚行業(yè)力量共同推動(dòng)我光電子產(chǎn)業(yè)加快跨越升級(jí)發(fā)展。下一步，工業(yè)

中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室杜小龍研究組經(jīng)過五年多的持續(xù)攻關(guān)研究，發(fā)展了一種低溫界面工程技術(shù)，并進(jìn)一步設(shè)計(jì)和構(gòu)筑了具有銳利界面的新型n－ZnO/i-MgO/p-Si雙異質(zhì)結(jié)p-i-n紫外探測(cè)器結(jié)構(gòu)，研制成功Si基ZnO可見盲紫外探測(cè)器原理型器件。其獨(dú)創(chuàng)的硅基氧化鋅單晶材料生長(zhǎng)工藝以及新型器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制備技術(shù)為我國(guó)在光電子技術(shù)領(lǐng)域的自主創(chuàng)新研究開辟了一條新路。 短波長(zhǎng)光電子|激光器件與Si微電子的集成因其重大的應(yīng)用價(jià)值而被廣泛關(guān)注，其中硅基ZnO材料與光電子器件研究是目前國(guó)際上的一個(gè)重要課題，然而Si基高質(zhì)量ZnO單晶材料的制備、器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等問題具有很大的挑戰(zhàn)性。這是由于Si表面具有很強(qiáng)的活性，極易形成無定形的氧化物與硅化物，阻礙ZnO的外延生長(zhǎng)。另外，由于Si的能帶結(jié)構(gòu)與ZnO不匹配，難以獲得理想的光電子器件性能。因此，如何控制Si襯底表面和ZnO/Si異質(zhì)界面，并設(shè)計(jì)出新型器件結(jié)構(gòu)已成為這一研究方向的核心科學(xué)問題。 自2004年起，該組梅增霞副研究員和博士生王喜娜、王勇等系統(tǒng)研究了Si(111)-7x7清潔表面上金屬M(fèi)g薄層的沉積工藝，發(fā)現(xiàn)只有在低溫下才能抑制Si與Mg原子的界面互擴(kuò)散而形成Mg（0001）單晶薄膜。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該單晶Mg膜可通過活性氧處理形成巖鹽相的MgO（111）超薄膜，從而為兩步法外延生長(zhǎng)ZnO提供了良好的模板。他們通過一系列生長(zhǎng)參數(shù)的優(yōu)化，利用MBE法最終在2英寸Si芯片上制備出高質(zhì)量的ZnO單晶薄膜，其結(jié)晶性和光電性能等綜合指標(biāo)居國(guó)際領(lǐng)先水平。相關(guān)論文被美國(guó)Applied Physics Letters的審稿人評(píng)為最高

中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室杜小龍研究組經(jīng)過五年多的持續(xù)攻關(guān)研究，發(fā)展了一種低溫界面工程技術(shù)，并進(jìn)一步設(shè)計(jì)和構(gòu)筑了具有銳利界面的新型n－ZnO/i-MgO/p-Si雙異質(zhì)結(jié)p-i-n紫外探測(cè)器結(jié)構(gòu)，研制成功Si基ZnO可見盲紫外探測(cè)器原理型器件。其獨(dú)創(chuàng)的硅基氧化鋅單晶材料生長(zhǎng)工藝以及新型器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制備技術(shù)為我國(guó)在光電子技術(shù)領(lǐng)域的自主創(chuàng)新研究開辟了一條新路。 圖片來源：中國(guó)科學(xué)院北京分院網(wǎng)站 短波長(zhǎng)光電子|激光器件與Si微電子的集成因其重大的應(yīng)用價(jià)值而被廣泛關(guān)注，其中硅基ZnO材料與光電子器件研究是目前國(guó)際上的一個(gè)重要課題，然而Si基高質(zhì)量ZnO單晶材料的制備、器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等問題具有很大的挑戰(zhàn)性。這是由于Si表面具有很強(qiáng)的活性，極易形成無定形的氧化物與硅化物，阻礙ZnO的外延生長(zhǎng)。另外，由于Si的能帶結(jié)構(gòu)與ZnO不匹配，難以獲得理想的光電子器件性能。因此，如何控制Si襯底表面和ZnO/Si異質(zhì)界面，并設(shè)計(jì)出新型器件結(jié)構(gòu)已成為這一研究方向的核心科學(xué)問題。 自2004年起，該組梅增霞副研究員和博士生王喜娜、王勇等系統(tǒng)研究了Si(111)-7x7清潔表面上金屬M(fèi)g薄層的沉積工藝，發(fā)現(xiàn)只有在低溫下才能抑制Si與Mg原子的界面互擴(kuò)散而形成Mg（0001）單晶薄膜。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該單晶Mg膜可通過活性氧處理形成巖鹽相的MgO（111）超薄膜，從而為兩步法外延生長(zhǎng)ZnO提供了良好的模板。他們通過一系列生長(zhǎng)參數(shù)的優(yōu)化，利用MBE法最終在2英寸Si晶片上制備出高質(zhì)量的ZnO單晶薄膜，其結(jié)晶性和光電性能等綜合指標(biāo)居國(guó)際領(lǐng)先水平。相關(guān)論文被美國(guó)Applied Phy

印度信息技術(shù)部(Information Technology)日前宣布發(fā)起若干計(jì)劃，以提高本土光電子器件研發(fā)的能力。該倡議涵蓋系統(tǒng)、器件和材料，為了加快開發(fā)進(jìn)程，所有研究工作分別由若干印度的研究機(jī)構(gòu)和教育學(xué)院負(fù)責(zé)實(shí)施。 位于孟買的應(yīng)用微波電子工程和研究協(xié)會(huì)將創(chuàng)建用于封裝光電子器件的國(guó)家級(jí)封裝設(shè)備中心。用于把光纖與器件對(duì)準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)最大光耦合的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)也將在孟買的設(shè)備中心建設(shè)。構(gòu)建在各種襯底上的無源光器件如平面光電路將受益于這些封裝廠，目前已經(jīng)對(duì)功率分支器進(jìn)行了試封裝，且企業(yè)正在所封裝的分支器進(jìn)行評(píng)價(jià)。在這里還要建設(shè)用于有源器件封裝的激光焊接系統(tǒng)，據(jù)印度信息技術(shù)部透露。 此外，印度北方的國(guó)立Pilani研究所已經(jīng)開發(fā)了激光二極管芯片；與此同時(shí)，在新德里的印度技術(shù)學(xué)院正在開發(fā)光放大器系統(tǒng)；印度還有一家研究所利用聚合體作為固定和柔性電極之間的芯層，正在對(duì)光器件進(jìn)行了初步研究。

據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部2007年5月統(tǒng)計(jì)，目前中國(guó)大陸生產(chǎn)光電子器件的相關(guān)企業(yè)有1,900多家，從業(yè)人員近30萬人，主要分布在廣東、江蘇、上海、浙江和北京。2006年產(chǎn)品總銷售收入達(dá)1,477億元人民幣。江蘇、廣東、上海三個(gè)地區(qū)的產(chǎn)品銷售收入分別占總銷售收入的38%、24.9%和14.3%(見圖1)。2004~2006年產(chǎn)品銷售額年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)42.3%，預(yù)計(jì)2007年產(chǎn)品總銷售收入將增長(zhǎng)30%，達(dá)到240億美元(見圖2)。但產(chǎn)業(yè)化大部分是低端產(chǎn)品，中檔及高端產(chǎn)品缺乏自主創(chuàng)新的技術(shù)。 近幾年中國(guó)大陸光電子|激光器件器件的進(jìn)出口額快速增長(zhǎng)。其中出口額從2003年的21.05億美元，增長(zhǎng)到2006年的85.34億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)59.5%。出口額最大的是液晶顯示板，占總出口額的71.9%，其次是發(fā)光二極管、彩色陰極射線電視顯像管和裝有液晶裝置或發(fā)光二極管的顯示板。出口額增長(zhǎng)較快的是電視攝像管零件、激光器、裝有液晶裝置或發(fā)光二極管的顯示板和變像管及圖像增強(qiáng)管，分別增長(zhǎng)278.9%、185.3%、70.9%和43.8%。預(yù)計(jì)2007年出口額將增長(zhǎng)47.9%，達(dá)到126.26億美元。進(jìn)口額從2003年的75.38億美元，增長(zhǎng)到2006年的180.29億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)33.7%。進(jìn)口額最大的也是液晶顯示板，為156億美元，占總進(jìn)口額的86.9%，其次為發(fā)光二極管和彩色陰極射線電視顯像管。進(jìn)口額增長(zhǎng)較快的是電視攝像管零件、雷達(dá)顯示管零件、變像管及圖像增強(qiáng)管和激光器，增速分別為735.5%、444%、76.1%和41.3%。預(yù)計(jì)2007年出口額將增長(zhǎng)25.0%左右，達(dá)到225億美元(見圖3)。

摘要:本文分析了目前光纖陀螺所用到的主要光電子器件,包括光源、多功能光電集成芯片和光電檢測(cè)器。對(duì)于各器件,闡述了其工作原理和應(yīng)用現(xiàn)狀,并指出了某些相關(guān)的發(fā)展動(dòng)向和新的研發(fā)思路及方案。關(guān)鍵詞:光電子器件、光纖陀螺、光源、集成芯片、光電檢測(cè)器光纖陀螺在當(dāng)今的慣性傳感領(lǐng)域具有特殊的重要意義,發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于其在軍事和民用領(lǐng)域的實(shí)用化進(jìn)行了大量的研究,并取得了豐碩的成果。我國(guó)也已將光纖陀螺儀及其所構(gòu)成的導(dǎo)航系統(tǒng)作為慣性技術(shù)領(lǐng)域未來二十年的主攻方向。本文分析了目前光纖陀螺中所用到的主要光電子器件,對(duì)于各器件,闡述了其工作原理和應(yīng)用現(xiàn)狀,并指出了某些器件的發(fā)展動(dòng)向,給出了新的研發(fā)思路和方案。光纖陀螺中所用到的光電子器件主要包括光源、多功能光電集成芯片和光電檢測(cè)器。一、光纖陀螺中的光源器件對(duì)于各種類型的光纖陀螺而言,光源始終是其極為關(guān)鍵的一個(gè)組成部分,在很大程度上,光源決定了光纖陀螺的精度及其它性能。不同種類或不同精度的光纖陀螺對(duì)光源的譜寬、功率及工作波長(zhǎng)均有各自不同的要求。對(duì)于干涉型光纖陀螺而言,光源的譜越寬,就越有利于精度的提高,當(dāng)然,前提條件是光源的輸出功率和波長(zhǎng)穩(wěn)定性要保證在一定的水平；而對(duì)于諧振型光纖陀螺來說,由于其工作及檢測(cè)機(jī)理的不同,導(dǎo)致對(duì)光源譜寬的要求截然相反,一般要求光源譜寬保證在100kHz以內(nèi)。在現(xiàn)有技術(shù)條件下,提高光源的輸出及耦合功率,對(duì)于要求寬譜光源的干涉型光纖陀螺尤為重要,因?yàn)?增加光源的輸出及耦合功率,就可以改善陀螺中的信噪比,從而提高陀螺的檢測(cè)精度。而對(duì)于要求窄譜光源的諧振型光纖陀螺,解決光源輸出及耦合功率的問題,預(yù)計(jì)要來得容易些。有關(guān)光源工作波長(zhǎng)的選擇,原則上